(57)【要約】【課題】この発明は、複数の基板で構成される制御装置を、１枚の多層金属基板で構成することにより、各基板を接続する接続部材が不要となり、装置が小型化でき、コストが低減できるとともに、接合の信頼性が向上する等の電動式パワーステアリング装置を得る。【解決手段】この電動式パワーステアリング装置では、パワー本体２０ａ及び制御本体２０ｂが金属基板２２上に搭載されているとともに、パワー本体２０ａ及び制御本体２０ｂが金属基板２２の配線パターン２６ａ〜２６ｅ及び金属柱２８ａ〜２８ｄで電気的に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のハンドルに対して補助トルクを出力する電動モータと、この電動モータの駆動を制御する制御装置とを備えた電動式パワーステアリング装置であって、
前記制御装置は、前記ハンドルに対して補助するトルクに応じて前記電動モータの電流を切り換えるための複数の半導体スイッチング素子からなるブリッジ回路を有するパワー本体と、
前記ハンドルの操舵トルクに基づいて前記ブリッジ回路を制御するための駆動信号を生成する制御本体と、
金属板に絶縁層及び配線パターンが形成された導体層が複数層交互に積層されて構成された金属基板と、
この金属基板が固定されたヒートシンクとを備え、
前記パワー本体及び前記制御本体が同じ前記金属基板の面に設けられているとともに、前記パワー本体及び前記制御本体が前記金属基板を通じて電気的に接続されていることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項２】
車両のハンドルに対して補助トルクを出力する電動モータと、この電動モータの駆動を制御する制御装置とを備えた電動式パワーステアリング装置であって、
前記制御装置は、前記ハンドルに対して補助するトルクに応じて前記電動モータの電流を切り換えるための複数の半導体スイッチング素子からなるブリッジ回路を有するパワー本体と、
前記ハンドルの操舵トルクに基づいて前記ブリッジ回路を制御するための駆動信号を生成する制御本体と、
金属板に絶縁層及び配線パターンが形成された導体層が複数層交互に積層されて構成された金属基板と、
この金属基板が固定されたヒートシンクと、
前記車両の電源と電気的に接続されるパワーコネクタと、
外部配線を介して信号が入出力される信号コネクタとを備え、
前記パワーコネクタ及び前記信号コネクタが、少なくとも一体に形成された１個のコネクタで構成されていることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項３】
車両のハンドルに対して補助トルクを出力する電動モータと、この電動モータの駆動を制御する制御装置とを備えた電動式パワーステアリング装置であって、
前記制御装置は、前記ハンドルに対して補助するトルクに応じて前記電動モータの電流を切り換えるための複数の半導体スイッチング素子からなるブリッジ回路を有するパワー本体と、
前記ハンドルの操舵トルクに基づいて前記ブリッジ回路を制御するための駆動信号を生成する制御本体と、
金属板に絶縁層及び配線パターンが形成された導体層が複数層交互に積層されて構成された金属基板と、
この金属基板に搭載され、前記電流のリップルを吸収するコンデンサと、
前記金属基板が固定されたヒートシンクと、
このヒートシンクと協同して内部に前記金属基板及び前記コンデンサを格納したカバーとを備え、
前記カバーが高熱伝導率の金属材料で構成されているとともに、このカバーと前記コンデンサの間に、高熱伝導の放熱材が装着されていることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項４】
車両のハンドルに対して補助トルクを出力する電動モータと、この電動モータの駆動を制御する制御装置とを備えた電動式パワーステアリング装置であって、
前記電動モータは、モータハウジングを有し、
前記制御装置は、前記ハンドルに対して補助するトルクに応じて前記電動モータの電流を切り換えるための複数の半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６からなるブリッジ回路を有するパワー本体と、
前記ハンドルの操舵トルクに基づいて前記ブリッジ回路を制御するための駆動信号を生成する制御本体と、
金属板に絶縁層及び配線パターンが形成された導体層が複数層交互に積層されて構成された金属基板と、
この金属基板が固定されたヒートシンクとを備え、
前記モータハウジングは、前記ヒートシンクと一体に構成されていることを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記車両の電源と電気的に接続されるパワーコネクタと、
外部配線を介して信号が入出力される信号コネクタとを備え、
前記パワーコネクタ及び前記信号コネクタが、少なくとも一体に形成された１個のコネクタで構成されていることを特徴とする請求項１、３、４の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記金属基板に搭載され、前記電流のリップルを吸収するコンデンサと、
前記ヒートシンクと協同して内部に前記金属基板及びコンデンサを格納したカバーとを備え、
前記カバーが高熱伝導率の金属材料で構成されるとともに、このカバーと前記コンデンサの間に、高熱伝導の放熱材が装着されたことを特徴とする請求項１、２、４、５の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記電動モータは、モータハウジングを有し、
このモータハウジングが、前記ヒートシンクと一体に構成されていることを特徴とする請求項１、２、３、５、６の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項８】
前記金属基板は、前記半導体スイッチング素子が実装された領域において、各前記導体層間は、前記金属基板の厚さ方向に直線状に並んだパワー回路用金属柱体で接続されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項９】
前記パワー回路用金属柱体は、前記半導体スイッチング素子の放熱板と対面する領域に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項１０】
前記パワー回路用金属柱体は、複数個に分割されたパワー回路用金属柱で構成されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項１１】
前記パワー回路用金属柱は、円柱形状または円筒形状であることを特徴とする請求項１０に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項１２】
前記パワー回路用金属柱は、前記制御本体において前記導体層と接続された制御回路用金属柱よりも横断面積が大きいことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項１３】
前記パワー回路用金属柱は、直径が０．７ｍｍ以上に形成されており、前記制御回路用金属柱は、直径が０．４ｍｍ以下に形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項１４】
前記金属基板は、実装部品とろう付けされるパッド部が前記ヒートシンクから最も離れた最外側導体層の表面に設けられ、このパッド部と、前記最外側導体層と隣接した隣接導体層とが前記制御回路用金属柱または前記パワー回路用金属柱で接続されていることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項１５】
前記金属基板は、前記パッド部の表面に凸部が設けられ、この凸部に前記実装部品がろう付けされていることを特徴とする請求項１４に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項１６】
前記金属基板は、前記導体層が５層以上で構成されていることを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項１７】
前記金属基板は、前記最外側導電層の絶縁層が他層の絶縁層よりも弾性率の小さい材料で構成されていることを特徴とする請求項１４〜１６の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項１８】
前記金属基板は、前記金属板上の放熱絶縁層が他層の絶縁層よりも熱伝導率の大きい材料で構成されていることを特徴とする請求項１４〜１７の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項１９】
前記金属基板は、前記ヒートシンクに固定するための穴が形成され、この穴の周囲では、各前記導体層間は、前記金属基板の厚さ方向に直線状に並んだ固定用金属柱で接続されていることを特徴とする請求項１〜１８の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項２０】
前記金属基板は、ワイヤＷがワイヤボンディングにより接合されるワイヤボンディングパッド部が前記ヒートシンクから最も離れた最外側導体層の表面に形成され、このワイヤボンディングパッド部と、少なくとも前記最外側導体層と隣接した隣接導体層とがワイヤ用金属柱で接続されていることを特徴とする請求項１〜１９の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項２１】
前記金属基板は、前記ワイヤＷと接続された前記ワイヤボンディングパッド部の接続部が、前記ワイヤ用金属柱または前記絶縁層に対向した領域であることを特徴とする請求項２０に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項２２】
前記金属基板は、前記金属板がアルミニウムで構成されていることを特徴とする請求項１〜２１の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項２３】
前記ヒートシンクは、アルミニウムで構成されていることを特徴とする請求項１〜２２の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項２４】
前記金属基板は、少なくとも前記パワー本体の周辺部が前記ヒートシンクに固定されていることを特徴とする請求項１〜２３の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項２５】
前記金属基板は、前記金属板がアルミニウム中に炭化珪素粒子を分散させたＡｌＳｉＣ材で構成されていることを特徴とする請求項１〜２１、２３，２４の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項２６】
前記ヒートシンクは、アルミニウム中に炭化珪素粒子を分散させたＡｌＳｉＣ材で構成されていることを特徴とする請求項１〜２２、２４、２５の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項２７】
前記金属基板は、前記金属板の厚さが略１．４ｍｍ〜１．６ｍｍであることを特徴とする請求項２５または請求項２６に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項２８】
前記金属基板は、前記電動モータの軸線と並行に配置されており、前記パワー本体が前記電動モータの出力側に配置され、前記制御本体が反出力側に配置されていることを特徴とする請求項１〜２７の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項２９】
前記コネクタは、導電板により配線パターンを構成し、端部に端子が形成された前記導電板がインサート成形されたコネクタフレーム及びこのコネクタフレームを収納したコネクタハウジングから構成され、前記導電板には、前記半導体スイッチング素子のスイッチング時に発生するノイズの外部流出を防止する、コイル及びコンデンサが接続されていることを特徴とする請求項２、５〜２８の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項３０】
前記コイルは、軸線方向に沿って切断したときの断面形状がＴの字形状のコアに導線が巻回されて構成され、このコアの大径部が、前記コネクタフレームに形成された係止部に弾性的に係止されていることを特徴とする請求項２９に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項３１】
前記コイルは、前記端子に対して直角方向に挿入されて、前記導電板と接続されていることを特徴とする請求項２９、３０に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項３２】
複数の前記コンデンサは、前記コネクタフレームに一列に配置されて、前記導電板に接続されていることを特徴とする請求項２９〜請求項３１の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項３３】
前記コンデンサは、前記導電板にＴＩＧ溶接により溶接部で接続されていることを特徴とする請求項３２に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項３４】
前記コンデンサは、前記溶接部が一直線上に配置されていることを特徴とする請求項３３に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項３５】
前記コネクタフレーム及び前記コネクタハウジングの少なくとも一方には、前記コネクタハウジングに対して前記コネクタフレームを挿入する際の挿入を案内するガイド部が形成されていることを特徴とする請求項２９〜請求項３４の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項３６】
前記コネクタは、前記電動モータの反出力側に配置されていることを特徴とする請求項２、５〜３５の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項３７】
前記コネクタは、前記ヒートシンクの反前記金属基板側に配置されていること特徴とする請求項２、５〜３６の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項３８】
前記コネクタは、前記ヒートシンクを挟んで前記金属基板の反対側に配置されていること特徴とする請求項２、５〜３７の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項３９】
前記コネクタは、前記ハンドルのトルクを検出するトルクセンサに電気的に接続されるトルクセンサコネクタを含むことを特徴とする請求項２、５〜３８の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項４０】
前記コネクタハウジングは、前記トルクセンサコネクタのハウジングを含み、前記コネクタフレームは、前記トルクセンサコネクタのフレームを含むことを特徴とする請求項３９に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項４１】
前記コネクタは、前記コネクタハウジングに形成され前記端子が挿入された端子被挿入部と、前記コネクタフレームに形成され前記端子が突出した端子突出部との間には、接着性樹脂が充填されていることを特徴とする請求項２９〜請求項４０の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項４２】
前記端子被挿入部には凸部が形成され、前記端子突出部には凹部が形成され、前記凸部と前記凹部との隙間に接着性樹脂が充填されていることを特徴とする請求項４１に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項４３】
前記ヒートシンクは、前記コネクタフレームが取り付けられた部位に凹部が形成され、この凹部と前記コネクタフレームに接続された前記コンデンサとが対向して配置されているとともに、この凹部に接着性樹脂が充填され、前記コンデンサが前記ヒートシンクに固定されたことを特徴とする請求項２９〜請求項４２の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項４４】
前記高熱伝導の前記放熱材は、熱伝導性シートであることを特徴とする請求項３、５〜４３の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【請求項４５】
前記モータハウジングは、前記電動モータの軸線と並行な側面に平面部が形成され、この平面部に前記金属基板が配置されていることを特徴とする請求項４〜４４の何れか１項に記載の電動式パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両のハンドルに対して補助トルクを出力する電動モータと、この電動モータの駆動を制御する制御装置とを備えた電動式パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のハンドルに対して補助トルクを出力する電動モータと、この電動モータを駆動制御する制御装置とを備え、制御装置が電動モータに取り付けられている電動式パワーステアリング装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）
この電動式パワーステアリング装置では、電動モータの電流を切り換えるためのブリッジ回路が搭載されたパワー基板と、ブリッジ回路を制御するための駆動信号を生成するマイクロコンピュータが搭載された制御基板と、大電流の配線パターンを構成する導電板がインサート成形され電流リップルを吸収するためのコンデンサが搭載された大電流基板を有している。そして、パワー基板、大電流基板及び制御基板の順序で積み重ねられた３重層構造になっている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３６３８２６９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記電動式パワーステアリング装置では、制御装置の基板がパワー基板、大電流基板及び制御基板の３つで構成され、パワー基板、大電流基板及び制御基板の順序で積み重ねられた３重層構造になっているので、制御装置の高さが高くなり、また各々の基板を接続する接続部材が必要になるとともに、接続箇所が多くなる。
その結果、装置が大型化し、コストが高くなるとともに、電気的接続の信頼性が低下するという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、パワー基板、大電流基板及び制御基板を１枚の基板で構成することにより、装置が小型化されるとともにコストが低減され、電気的接続の信頼性が向上した電動式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る電動式パワーステアリング装置は、車両のハンドルに対して補助トルクを出力する電動モータと、この電動モータの駆動を制御する制御装置とを備えた電動式パワーステアリング装置であって、
前記制御装置は、前記ハンドルに対して補助するトルクに応じて前記電動モータの電流を切り換えるための複数の半導体スイッチング素子からなるブリッジ回路を有するパワー本体と、
前記ハンドルの操舵トルクに基づいて前記ブリッジ回路を制御するための駆動信号を生成する制御本体と、
金属板に絶縁層、及び配線パターンが形成された導体層が複数層交互に積層されて構成された金属基板と、
この金属基板が固定されたヒートシンクとを備え、
前記パワー本体及び前記制御本体が同じ前記金属基板の面に設けられているとともに、前記パワー本体及び前記制御本体が前記金属基板を通じて電気的に接続されている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の電動式パワーステアリング装置によれば、パワー本体及び制御本体が１枚の金属基板に搭載されているので、装置が小型化されるとともにコストが低減され、また電気的接続の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明するが、各実施の形態において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る電動式パワーステアリング装置を示す断面図、図２は図１の電動式パワーステアリング装置を示す分解斜視図、図３は図２の制御装置２０を示す分解斜視図である。
図において、この電動式パワーステアリング装置の３相ブラシレスモータである電動モータ１は、出力軸２と、この出力軸２に８極の磁極を有する永久磁石３が固定された回転子４と、この回転子４の周囲に設けられた固定子５と、出力軸２の出力側に配設され、回転子４の回転位置を検出する回転位置センサ６とを備えている。
上記固定子５は、永久磁石３の外周に相対した１２個の突極７と、この突極７に装着されたインシュレータ８と、このインシュレータ８に巻回され、かつＵ、Ｖ及びＷの３相に接続された電機子巻線９とを有している。電機子巻線９の３個の端部は、出力軸２の出力側軸線方向に延びた３個の巻線端子１０に各々接続されている。
【０００９】
回転位置センサ６は、レゾルバであり、レゾルバ用回転子６ａ及びレゾルバ用固定子６ｂを有している。レゾルバ用回転子６ａの外径は、レゾルバ用固定子６ｂとレゾルバ用回転子６ａとの間の径方向隙間のパーミアンスが角度で正弦波状に変化するような特殊曲線になっている。レゾルバ用固定子６ｂには励磁コイル及び２組の出力コイルが巻回されており、このレゾルバ用回転子６ａ及びレゾルバ用固定子６ｂ間の径方向隙間の変化を検出してｓｉｎ及びｃｏｓで変化する２相出力電圧を出力する。
【００１０】
電動モータ１は減速機構である減速ギヤ１１に固定されている。減速ギヤ１１は、電動モータ１のハウジング１２が取り付けられるギヤケース１３と、このギヤケース１３内に設けられ出力軸２の回転を減速するためのウォームギヤ１４と、このウォームギヤ１４に歯合したウォームホイール１５とを有している。
ウォームギヤ１４の電動モータ１側の端部にはスプラインが形成されている。出力軸２の減速ギヤ１１側の端部には内側にスプラインが形成されたカップリング１６が圧入されている。このカップリング１６とウォームギヤ１４の端部とがスプライン係合されており、電動モータ１から減速ギヤ１１にカップリング１６を介してトルクが伝達されるようになっている。
【００１１】
電動モータ１の駆動を制御する制御装置２０は、電動モータ１のハウジング１２の上部に形成された図２に示すブラケット１２ａに固定されている。
制御装置２０は、箱型状であって高熱伝導率であるアルミニウム製のヒートシンク２１と、このヒートシンク２１内に設けられた金属基板２２と、ヒートシンク２１と協同して内部に金属基板２２等を収納したアルミニウム製のカバー２３と、コネクタ４４を有している。
ヒートシンク２１、金属基板２２及びカバー２３は、電動モータ１の軸線方向と並行に装着されている。
【００１２】
図４は金属基板２２の断面図であり、この金属基板２２は例えばＡＧＳＰ（ダイワ工業の登録商標）基板からなり、アルミニウム製の２ｍｍの金属板２４上に８０μｍの放熱絶縁層２５を介して、配線パターン２６ａが３５μｍの銅パターンとして形成されている。その上に、６０μｍの層間絶縁層２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄと３５μｍの銅の配線パターン２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅが各々４層交互に積層されている。従って、導体層である配線パターン２６ａ〜２６ｅは５層で構成されている。そして、配線パターン２６ａ〜２６ｅは層間のパワー回路用金属柱（バンプ）２８ａ、制御回路用金属柱２８ｂでそれぞれ接続されている。
最上層の配線パターン２６ｅに実装される部品の実装密度を上げて、金属基板２２の外形寸法を小さく構成するためには、最上層の配線パターン２６ｅに、部品実装後の金属基板２２を検査するチェックパターン以外の配線パターンを形成しないことが好ましい。従って、金属基板２２上の実装部品間は、最上層の配線パターン２６ｅを除いた配線パターン２６ａ〜２６ｄの４層で大部分の配線が行なわれるように構成されている。
【００１３】
金属基板２２は、最上層の絶縁層２７ｄが他の絶縁層２７ａ〜２７ｃより弾性率が小さい材料で積層されている。この弾性率の小さい絶縁層２７ｄは、自動車の使用環境で例えば−４０℃〜１２５℃といった温度変化により発生する部品のろう付け部である半田付け部の応力を低減させて、部品の半田付け部の接合の信頼性を向上させている。
また、金属基板２２は、金属板２４上の放熱絶縁層２５にはパワー回路用金属柱体、制御回路用金属柱体が配設されないため、放熱絶縁層２５自身で放熱させる必要があり、そのため放熱絶縁層２５は絶縁層２７ａ〜２７ｄよりも熱伝導率が大きい材料で構成されている。
【００１４】
金属基板２２上で、図３に示すようにパワー本体２０ａが電動モータ１の出力側に搭載され、制御本体２０ｂが反出力側に搭載されている。
パワー本体２０ａは、電動モータ１のモータ電流を切り替えるための３相のブリッジ回路を構成する半導体スイッチング素子（例えば、ＦＥＴ）Ｑ１〜Ｑ６、モータ電流のリップルを吸収するコンデンサ３０、電動モータ１の電流を検出するためのシャント抵抗器３１等の大電流部品で構成されている。これらの大電流部品は、配線パターン２６ｅ上で半田付けされて実装されている。
【００１５】
コンデンサ３０の上面とカバー２３の内壁面との間には、高熱伝導率で柔軟性に優れた熱伝導性シート２９が装着されている。
半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の放熱板（ヒートスプレッダ）ｈｓと対向する配線パターン２６ａ〜２６ｅの層間には、パワー回路用金属柱体が金属基板２２の厚さ方向に直線状に並んで形成されている。
層間絶縁層２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄは、樹脂付き銅箔（ＲＣＣ）を熱プレスして形成されているので、配線パターン２６ａ〜２６ｅの層間のパワー回路用金属柱体は、複数個に分割されたパワー回路用金属柱２８ａで構成されている。パワー回路用金属柱２８ａは、横断面の形状が円形であり、樹脂付き銅箔の樹脂の流動性が良くなるので、金属基板２２の内部欠陥が低減される。
なお、この実施の形態では、パワー回路用金属柱２８ａを横断面の形状が円形のバンプ構造としたが、横断面の形状がリング状のスルーホール構造であってもよい。また、このスルーホールの中空部に高熱伝導の樹脂を充填してもよい。
【００１６】
制御本体２０ｂは、マイクロコンピュータ３２、駆動回路（図示せず）及びモータ電流検出回路（図示せず）を含む周辺回路素子等の小電流部品で構成されている。これらの小電流部品は、配線パターン２６ｅ上で半田付けされて実装されている。
【００１７】
マイクロコンピュータ３２は、シャント抵抗器３１の一端を介して電動モータ１に流れるモータ電流を検出するための電流検出回路（図示せず）と、トルクセンサ（図示せず）からの操舵トルク信号に基づいて補助トルクを演算するとともにモータ電流及び回転位置センサ６で検出される回転子４の回転位置をフィードバックして補助トルクに相当する電流を演算する。そして、このマイクロコンピュータ３２は、ブリッジ回路の半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を制御するための駆動信号を出力するようになっている。
また、マイクロコンピュータ３２は、図示していないが、ＡＤ変換器やＰＷＭタイマ回路等の他に、周知の自己診断機能を含み、システムが正常に作動しているか否かを常に自己診断しており、異常が発生するとモータ電流を遮断するようになっている。
【００１８】
パワー本体２０ａ及び制御本体２０ｂは、１枚の金属基板２２上に設けられ、配線パターン２６ａ〜２６ｅ及びパワー回路用金属柱２８ａ、制御回路用金属柱２８ｂで電気的に接続されているので、制御本体２０ｂとパワー本体２０ａとの間の信号伝達は、金属基板２２に形成された配線パターン２６ａ〜２６ｅ及びパワー回路用金属柱２８ａ、制御回路用金属柱２８ｂを通して行なわれる。
【００１９】
半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、コンデンサ３０、シャント抵抗器３１等の大電流部品を有するパワー本体２０ａでは、パワー回路用金属柱２８ａは、大電流部品の近傍で熱及び大電流を通過させる必要のあり、横断面積ができる限り大きい方が望ましい。
これに対して、制御本体２０ｂでは、制御回路用金属柱２８ｂは、温度変化により部品の半田付け部に発生する応力が低減されるため、横断面積ができる限り小さいほうが望ましい。そのため、パワー回路用金属柱２８ａの横断面積は、制御回路用金属柱２８ｂの横断面積よりも大きく形成されている。パワー回路用金属柱２８ａは、横断面において直径０．７ｍｍ以上の円形が好ましく、制御回路用金属柱２８ｂは、横断面において直径０．４ｍｍ以下の円形が好ましい。
【００２０】
金属基板２２は、図４に示すように、最上層の配線パターン２６ｅにパッド部２６ｅｐが形成され、このパッド部２６ｅｐの下面と、最上層から２層目の配線パターン２６ｄの上面とが、制御回路用金属柱２８ｂで接続されている。パッド部２６ｅｐの上面には凸部２６ｆが形成されている。この凸部２６ｆ上にコンデンサＣが実装され、半田付けされてパッド部２６ｅｐと接続されている。このとき、コンデンサＣは、凸部２６ｆによってパッド部２６ｅｐから持ち上げられた状態で半田付けされており、凸部２６ｆを除く部分の半田層の厚さが厚く形成されている。
従って、自動車の使用環境での温度変化により発生する部品の半田付け部の応力が低減され、半田付け部の接合の信頼性を向上させている。なお、コンデンサＣ以外で抵抗等のリードタイプでない部品であってもよい。
【００２１】
また、図４に示すように、金属基板２２の最上層の配線パターン２６ｅには直径３００μｍのアルミニウムのワイヤＷがワイヤボンディングされるワイヤボンディングパッド部２６ｅｂが形成されている。このワイヤボンディングパッド部２６ｅｂの下面は、最上層から２層目の配線パターン２６ｄの上面とワイヤ用金属柱２８ｃで接続されている。さらに、配線パターン２６ａ〜２６ｄの層間には、ワイヤ用金属柱２８ｃが金属基板２２の厚さ方向に直線状に並んで形成されているが、少なくともワイヤボンディングパッド部２６ｅｂの下面と、最上層から２層目の配線パターン２６ｄの上面との間に、ワイヤ用金属柱２８ｃが配設されることが必要である。
ワイヤＷとワイヤボンディングパッド部２６ｅｂとの接合は、ワイヤボンディングパッド部２６ｅｂの下面において、ワイヤ用金属柱２８ｃと層間絶縁層２７ｄに跨る部位を除いて接合される。即ち、ワイヤボンディングパッド部２６ｅｂの下面に層間絶縁層２７ｄが形成される部位にワイヤＷがワイヤボンディングされる。
或いは、図５に示すように、ワイヤボンディングパッド部２６ｅｂの下面にワイヤ用金属柱２８ｃが形成される部位にワイヤＷがワイヤボンディングされる。
ワイヤＷとワイヤボンディングパッド部２６ｅｂとの接合部が、ワイヤボンディングパッド部２６ｅｂの下面において、ワイヤ用金属柱２８ｃと層間絶縁層２７ｄとの境界に跨って接合されると、上記接合部においてワイヤ用金属柱２８ｃに対応した部位と、層間絶縁層２７ｄに対応した部位では、ワイヤボンディングの超音波の伝導が異なり、接合強度が低下する。
また、ワイヤボンディングパッド部２６ｅｂから下に形成される金属柱２８ｃは、横断面積がパワー回路用金属柱２８ａと同じであってもよい。
【００２２】
図３に示すように、金属基板２２の周縁部の６箇所には、穴２２ｃが形成されている。  金属基板２２は、この穴２２ｃにネジ７０を通してヒートシンク２１に固定されている。この穴２２ｃの周囲には、図６に示すように、固定用金属柱２８ｄが１２個配設されている。また、固定用金属柱２８ｄは、配線パターン２６ａ〜２６ｅの各層間にも配設され、これらの固定用金属柱２８ｄは金属基板２２の厚さ方向に直線状に並んで配設されている。さらに、固定用金属柱２８ｄは、ネジ７０の頭部の座面の下側に配設され、ネジ７０の締め付けによる力が、固定用金属柱２８ｄに加わるようになっている。
これは、弾性率の小さい絶縁層２７ｄ、その他の層間絶縁層２７ａ〜２７ｃを介してネジ７０で金属基板２２を締め付けると、ネジ７０が緩みやすいが、固定用金属柱２８ｄを介してネジ７０で金属基板２２を締め付けると、ネジ７０が緩みにくく、金属基板２２をヒートシンク２１に密着させることができる。
そのため、金属基板２２上の発熱部品の発熱がヒートシンク２１を経由して電動モータ１のハウジング１２に効率良く伝導される。
なお、固定用金属柱２８ｄの個数は、勿論１２個に限定されるものではない。また、固定用金属柱
２８ｄは、パワー回路金属柱２８ａと同様に円筒形状のスルーホール構造であってもよい。
【００２３】
なお、この実施の形態では、金属板２４をアルミニウム製としたが、アルミニウム中に炭化珪素粒子を分散させたＡｌＳｉＣ材であってもよい。ＡｌＳｉＣ材は、アルミニウムよりコストが高いが、材料の剛性も高いので、金属板２４の厚さはアルミニウムより薄くすることが可能となるが、その厚さは略１．４ｍｍ〜１．６ｍｍの間で選定することが好ましい。
また、ＡｌＳｉＣ材は、アルミニウムより熱膨張係数が小さく、金属基板２２上に半田付けで実装された部品の半田接合の信頼性が向上する。金属板２４にＡｌＳｉＣ材を使用した場合、ヒートシンク２１の材料も熱膨張係数が近似しているＡｌＳｉＣ材が好ましい。
【００２４】
フレーム４０には、導電板４１、４２が絶縁性樹脂にインサート成形されており、図３に示すように電気的に接続する箇所においては導電板４１が絶縁性樹脂から露出している。導電板４１の一端として形成されたモータ端子Ｍｍは、ヒートシンク２１に形成された開口部である穴２１ａから突出し、電動モータ１に挿入されて巻線端子１０と電気的に接続されている。導電板４１の他端側には、金属基板２２のパワー本体２０ａのブリッジ回路とワイヤボンディングで接続するためのパッド部４１ａが絶縁性樹脂から露出して形成されている。
導電板４２の一端には、電源端子としてのパッド部４２ａが絶縁性樹脂から露出して形成されており、このパッド部４２ａはパワー本体２０ａとワイヤボンディングで接続されている。
【００２５】
また、フレーム４０には、センサコネクタ４３が一体に形成されている。このセンサコネクタ４３は、回転位置センサ６からのコネクタ（図示せず）と嵌合されている。このセンサコネクタ４３には、回転位置センサ６からの信号をマイクロコンピュータ３２に送るためのセンサ端子Ｓｍが絶縁性樹脂にインサート成形されている。
センサ端子Ｓｍの一端は、絶縁性樹脂から露出しており、この露出したパッド部Ｓｍｐは制御本体２０ｂとワイヤボンディングで接続されている。
【００２６】
コネクタ４４は、車両のバッテリ（図示せず）と電気的に接続されるパワーコネクタ４５ａと、外部配線を介して車両側と信号が入出力される信号コネクタ４５ｂと、トルクセンサ（図示せず）からの信号が入出力されるトルクセンサコネクタ４６とから構成されている。パワーコネクタ４５ａ及び信号コネクタ４５ｂは一体化されて車両コネクタ４５を形成し、この車両コネクタ４５とトルクセンサコネクタ４６とは並んで配置されている。
また、コネクタ４４は、コネクタハウジング４７と、このコネクタハウジング４７に収納されるコネクタフレーム４８とから構成され、ヒートシンク２１の反金属基板２２側に固定されている。
さらに、コネクタ４４は、ヒートシンク２１の反金属基板２２側に配置され、かつ電動モータ１の反出力側である電動モータ１の後端付近に配置されている。
【００２７】
コネクタハウジング４７は、パワーコネクタ４５ａのハウジング、信号コネクタ４５ｂのハウジング及びトルクセンサコネクタ４６のハウジングが絶縁性樹脂で一体に成形されている。
コネクタフレーム４８は、一端にパワーコネクタ４５ａのプラス端子４９ａが形成された導電板４９、一端にパワーコネクタ４５ａのマイナス端子５０ａに形成された導電板５０、その他の配線パターンを構成する複数の導電板５１、一端に信号コネクタ４５ｂの端子５２ａが形成された接続端子５２及び一端にトルクセンサコネクタ４６の端子５３ａが形成された接続端子５３が絶縁性樹脂にインサート成形されている。
コネクタフレーム４８は、パワーコネクタ４５ａのプラス端子４９ａ、マイナス端子５０ａ、信号コネクタ４５ｂの端子５２ａ、トルクセンサコネクタ４６の端子５３ａ、導電板４９、５０、５１の電気的に接続する箇所、及び金属基板２２の制御本体２０ｂとワイヤボンディングで接続されるパッド部５２ｂ、５３ｂ等が絶縁性樹脂から露出している。
このように、車両コネクタ４５及びトルクセンサコネクタ４６は、コネクタハウジング４７及びコネクタフレーム４８に一体に構成されている。
【００２８】
コネクタフレーム４８には、パワー本体２０ａの半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチング動作時に発生する電磁ノイズを外部へ流出するのを防止するコイル５４、５５及びコンデンサ５６が設けられ、コネクタフレーム４８の導電板４９、５０、５１に接続されている。
【００２９】
また、コネクタフレーム４８には、コイル収納部４８ａ、４８ｂが形成されている。このコイル収納部４８ａ、４８ｂには、コイル５４、５５が車両コネクタ４５の端子４９ａ、５０ａ、５２ａ及びトルクセンサコネクタ４６の端子５３ａと直角方向に挿入され、収納、保持されている。
【００３０】
図７はコネクタフレーム４８の要部断面図であり、コイル収納部４８ｂの底面には、コイル５５を係止するための突起状の爪４８ｃ及びガイド４８ｄが形成されている。コイル５５は、軸線方向に沿って切断したときの断面形状がＴの字形状のコア５５ａに導線が巻回されて構成されている。このコア５５ａは、大径部５５ｂがガイド４８ｄに案内され、コイル収納部４８ｂの底面まで挿入されたときに、係止部である爪４８ｃが大径部５５ｂを弾性的に係止し、コイル５５はコネクタフレーム４８に固定される。
そして、コイル５４、５５の端子５４ａ、５５ｃは、コイル収納部４８ａ、４８ｂの底面に形成された穴４８ｅを貫通してコネクタフレーム４８から突出し、絶縁性樹脂から露出した導電板４９、５０、５１に溶接されて電気的に接続されている。
【００３１】
図８はコネクタフレーム４８の要部断面図であり、コネクタフレーム４８には、コンデンサ５６を収納するコンデンサ収納部４８ｆが形成されている。このコンデンサ収納部４８ｆには、図３に示すようにコンデンサ５６が一列に並ぶように形成されている。コンデンサ収納部４８ｆの一端側では導電板４９、５０、５１の一部が絶縁性樹脂から露出しており、この露出した導電板４９、５０、５１とコンデンサ５６の端子がＴＩＧ溶接により接続されている。溶接部は一直線上に配置されているので、ＴＩＧ溶接の連続溶接により接続される。
【００３２】
コネクタハウジング４７には、コネクタフレーム４８が挿入されるときにそれぞれの側部４８ｇが挿入されるガイド部４７ａが形成されている。コネクタフレーム４８がコネクタハウジング４７に完全に挿入された状態では、ガイド部４７ａと側部４８ｇが嵌合されており、またコネクタ４４の端子４９ａ、５０ａ、５２ａ、５３ａとコネクタ４４のハウジングとが位置決めされている。
【００３３】
また、コネクタ４４は、コネクタハウジング４７に形成され端子４９ａ、５０ａ、５２ａ、５３ａが挿入された端子被挿入部と、コネクタフレーム４８に形成され端子４９ａ、５０ａ、５２ａ、５３ａが突出した端子突出部との間には、接着性樹脂６６が充填されている。
即ち、図８に示すように、コネクタフレーム４８には、端子４９ａ、５０ａ、５２ａ、５３ａが突出している部分に凹部４８ｈが形成され、端子４９ａ、５０ａ、５２ａ、５３ａが挿入されるコネクタハウジング４７の入り口部分に凸部４７ｂが形成されている。コネクタフレーム４８にコネクタハウジング４７が完全に挿入された状態で、凹部４８ｈと凸部４７ｂとで形成される隙間に、接着性樹脂であるシリコン接着剤６６が充填されて、端子４９ａ、５０ａ、５２ａ、５３ａとコネクタハウジング４７の気密性が確保される。
【００３４】
ヒートシンク２１には、コネクタフレーム４８が取り付けられる部分に凹部２１ｃが形成されている。この凹部２１ｃとコンデンサ５６とが対向して配置されている。ヒートシンク２１の凹部２１ｃとコンデンサ５６との隙間にはシリコン接着剤６６が充填され、コンデンサ５６がヒートシンク２１に固定されている。
なお、凹部４８ｈと凸部４７ｂとで形成される隙間にシリコン接着剤６６が充填されるとき、凹部２１ｃとコンデンサ５６との隙間にシリコン接着剤６６が充填されるときには、図８に示したコネクタ４４、ヒートシンク２１及びカバー２３は半転した状態で充填される。
【００３５】
次に、上記のように構成された電動式パワーステアリング装置の組立手順について説明する。
先ず、電動モータ１を組み立てるが、出力軸２に永久磁石３を接着固定後、着磁器で８極に着磁し、軸受６０の内輪を圧入して回転子４を形成する。
次に、固定子５の１２個の突極７にインシュレータ８を介してＵ、Ｖ、Ｗの各電機子巻線９を電気角で１２０度位置を移動して巻回し、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相それぞれ４個で計１２個の巻線を形成する。Ｕ相各巻線の巻始め同士、巻終わり同士を接続し、Ｕ層の電機子巻線を形成する。同様にＶ層及びＷ層の電機子巻線を形成し、Ｕ、Ｖ及びＷ層の電機子巻線の巻終わりを互いに接続して中性点とする。Ｕ、Ｖ及びＷ相の電機子巻線の巻始めはそれぞれ巻線端子１０に接続される。
その後、巻線された固定子５をハウジング１２に挿入して固定する。
【００３６】
次に、ハウジング１２に軸受６１の外輪を固定後、回転位置センサ６の固定子６ｂを固定する。その後、軸受６１の内輪に回転子４の出力軸２を挿入し、出力軸２にスペーサ６２を圧入した後軸受６１の内輪に出力軸２を固定する。さらに、回転位置センサ６の回転子６ａ及びカップリング１６を出力軸２に圧入し、ラバーリング６３が装着されたエンドカバー６４を電動モータ１の後端側から挿入してネジ６５でハウジング１２に固定する。
【００３７】
次に、制御装置２０の組立手順について説明する。
先ず、各電極にクリーム半田を塗布した金属基板２２上に、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、コンデンサ３０及びシャント抵抗器３１等のパワー本体２０ａを構成する部品と、マイクロコンピュータ３２及びその周辺回路素子等の制御本体２０ｂを構成する部品を実装し、リフロ装置を用いて、クリーム半田を溶かし、各上記部品を半田付けする。
【００３８】
また、コンデンサ５６を、コネクタフレーム４８のコンデンサ収納部４８ｆに収納し、コンデンサ５６の端子を、絶縁性樹脂から露出した導電板４９、５０、５１とＴＩＧ溶接により接合する。
次に、コイル５４、５５をコイル挿入部４８ａ、４８ｂに挿入する。コイル５４、５５が挿入されると、端子５４ａ、５５ｃはコイル収納部４８ａ、４８ｂの底面に形成された穴４８ｅを貫通してコネクタフレーム４８の反対面に突出し、端子５４ａ、５５ｃを、絶縁性樹脂から露出した導電板４９、５０、５１とＴＩＧ溶接により接合する。
コイル５５の挿入時、コア５５ａの大径部５５ｂの外径がガイド４８ｄに案内され、コイル５５がコイル収納部４８ｂの底面まで挿入された状態で、爪４８ｃが大径部５５ｂの抜けを防止し、コイル５５がコネクタフレーム４８に固定されて溶接される。
【００３９】
次に、コイル５４、５５及びコンデンサ５６が接続されたコネクタフレーム４８を、ネジ６７で、ヒートシンク２１の外側に固定する。コネクタフレーム４８のパッド部５２ｂ、５３ｂの両側を、ネジ６７でヒートシンク２１に固定し、次工程でなされるワイヤボンディングによる接続を確実なものとする。
ヒートシンク２１の凹部２１ｃがコネクタフレーム４８に接続されたコンデンサ５６と対向して配置され、ヒートシンク２１の溝２１ｄ及び凹部２１ｃ、コネクタフレーム４８の凹部４８ｈにシリコン接着剤６６を充填する。その後、コネクタハウジング４７のガイド部４７ａをコネクタフレーム４８の側部４８ｇに挿入し、このガイド部４７ａに案内されてコネクタハウジング４７が装着され、ネジ６８でヒートシンク２１に固定する。
この状態で、ガイド部４７ａと側部４８ｇが嵌合されるので、端子４９ａ、５０ａ、５２ａ、５３ａとコネクタハウジング４７との位置決めが成される。
【００４０】
また、コネクタフレーム４８の凹部４８ｈとコネクタハウジング４７の凸部４７ｂとで形成される隙間に、シリコン接着剤６６が満たされて、端子４９ａ、５０ａ、５２ａ、５３ａとコネクタハウジング４７の気密性が確保される。
さらに、ヒートシンク２１の凹部２１ｃとコンデンサ５６の隙間にシリコン接着剤６６が満たされて、コンデンサ５６がヒートシンク２１に接着固定される。
【００４１】
次に、ヒートシンク２１の穴２１ａからモータ端子Ｍｍ及びセンサコネクタ４３を外側に突出させるようにフレーム４０を装着し、フレーム４０をネジ６９でヒートシンク２１の内側に固定する。
このとき、フレーム４０は、パッド部４１ａ、Ｓｍｐの両側及びパッド部４２ａの両側に配置される３個のネジ６９で固定される。
その後、部品が実装された金属基板２２をネジ７０でヒートシンク２１に固定する。金属基板２２の四隅と、パワー本体２０ａを囲む位置の２箇所の合計６箇所に形成される穴２２ｃにネジ７０を挿入し、金属基板２２をヒートシンク２１に固定する。
【００４２】
その後、フレーム４０のパッド部４１ａ、Ｓｍｐ、４２ａ及びコネクタフレーム４８のパッド部５２ｂ、５３ｂと金属基板２２のワイヤボンディングパッド部２６ｅｂを、直径３００μｍのアルミニウムのワイヤＷでワイヤボンディングにより電気的に接続する。
そして、プリコートガスケット７１が予め塗布されて硬化されたカバー２３をヒートシンク２１の開口部に配置し、ネジ７２でヒートシンク２１に固定する。
【００４３】
次に、別々に組み立てられた電動モータ１及び制御装置２０を組み立てる。
制御装置２０のヒートシンク２１の外側には、プリコートガスケット７３が予め塗布されて硬化されており、制御装置２０を電動モータ１のブラケット１２ａにネジ７４で固定する。このとき、電動モータ１と制御装置２０の合わせ面がプリコートガスケット７３でシールされる。
次に、電動モータ１の巻線端子１０と制御装置２０のモータ端子Ｍｍとを、ネジ７５で固定し、電気的に接続する。
最後に、電動モータ１の回転位置センサ６からのコネクタ（図示せず）を制御装置２０のセンサコネクタ４３に嵌合し、電気的に接続して、電動式パワーステアリング装置の組み立てが完了する。
【００４４】
以上説明したように、この実施の形態１の電動式パワーステアリング装置によれば、パワー本体２０ａ及び制御本体２０ｂが金属基板２２上に形成されるとともに、パワー本体２０ａ及び制御本体２０ｂが、金属基板２２上の配線パターン２６ａ〜２６ｅ及びパワー回路用金属柱２８ａ、制御回路用金属柱２８ｂで電気的に接続されているので、パワー本体２０ａと制御本体２０ｂとを接続する接続部材が不要となり、装置が小型化でき、コストを低減できるとともに、接合の信頼性の向上が図られる。
また、パワー回路は、パワー本体２０ａと多層の配線パターン２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅとが電気的に接続されて構成されているので、電流の流れる経路が短くなり、電力ロスを低減できるとともに、電磁ノイズの発生を抑制することができる。
【００４５】
また、少なくとも半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６が実装される領域の、特に半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の放熱板（ヒートスプレッダ）ｈｓと対向する配線パターン２６ａ〜２６ｅの層間には、パワー回路用金属柱２８ａが金属基板２２の厚さ方向に直線状に並んで形成されているので、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６で発生した熱が金属板２４に直線的に伝導し、金属基板２２の放熱性を向上させることができる。
【００４６】
また、配線パターン２６ａ〜２６ｅの層間のパワー回路用金属柱体を複数個に分割し、その横断面が円形である円柱状のパワー回路用金属柱２８ａとしているので、樹脂付き銅箔（ＲＣＣ）を熱プレスして層間絶縁層２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄを形成するとき、樹脂付き銅箔の樹脂の流動性が良くなり、金属基板２２内部のボイド等の欠陥を低減させることができ、金属基板２２の品質を向上させることができる。
【００４７】
また、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６等の大電流部品が実装されるパワー回路用金属柱２８ａの横断面の面積は、小電流用の制御回路用金属柱２８ｂの面積より大きく形成されているので、パワー本体２０ａの熱及び大電流を通過させることができるとともに、温度変化により制御本体２０ｂの小電流部品の半田付け部に発生する応力を低減させることができ、装置の性能、耐熱性及び耐久性を向上させることができる。
また、パワー回路用金属柱２８ａは、横断面において直径０．７ｍｍ以上の円形に形成され、制御回路用金属柱２８ｂは、横断面において直径０．４ｍｍ以下の円形に形成されることにより、パワー本体２０ａの熱及び大電流を有効に通過させることができるとともに、温度変化により制御本体２０ｂの部品の半田付け部に発生する応力を低減させることができ、装置の性能、耐熱性及び耐久性を向上させることができる。
【００４８】
また、金属基板２２は、配線パターン２６ａ〜２６ｅが５層で構成され、最上層の配線パターン２６ｅにパッド部２６ｅｐが形成されているとともに、このパッド部２６ｅｐの下面と、最上層から２層目の配線パターン２６ｄの上面とが、制御回路用金属柱２８ｂで接続されて、配線パターンが２層目から最下層の５層目の４層で主に配線されているので、最上層の配線パターン２６ｅに形成される配線パターンが少なくなり、金属基板２２の外形寸法が小さくなって、装置の小型化が図られる。
また、最上層の配線パターン２６ｅには、部品実装後の金属基板２２を検査するチェックパターン以外の配線パターンが形成されていないので、最上層の配線パターン２６ｅに実装される部品の実装密度が上がり、金属基板２２の外形寸法が小さくなって、装置の小型化が図られる。
【００４９】
また、パッド部２６ｅｐの上面には凸部２６ｆが形成されており、この凸部２６ｆ上に部品が実装され、半田付けされているので、凸部２６ｆを除く部分の半田層の厚さが厚く形成され、温度変化により発生する部品の半田付け部の応力を低減することができ、半田付け部の接合の信頼性を向上することができる。
【００５０】
また、金属基板２２は、最上層の絶縁層２７ｄが他の絶縁層２７ａ〜２７ｃより弾性率が小さい材料で積層されているので、温度変化により発生する部品の半田付け部の応力を、弾性率の小さい絶縁層２７ｄで低減させることができ、装置の耐熱性、耐久性を向上させることができる。
【００５１】
また、金属基板２２は、金属板２４上の放熱絶縁層２５が、絶縁層２７ａ〜２７ｄより熱伝導率が大きい材料で構成されているので、半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６等の発熱部品で発生した熱を小さい熱抵抗で金属板２４に伝導することができ、金属基板２２の放熱性を向上させることができる。
【００５２】
また、金属基板２２は、ヒートシンク２１に固定するための穴２２ｃが形成され、この穴２２ｃの周囲に複数の固定用金属柱２８ｄが配設されて、これらの固定用金属柱２８ｄが配線パターン２６ａ〜２６ｅの層間に配設されているとともに、金属基板２２の厚さ方向に直線状に並んで配設されている。
従って、ネジ７０の締め付け力がネジ７０の頭部の座面から固定用金属柱２８ｄに伝達され、ネジ７０の頭部からヒートシンク２１の間において、樹脂層は放熱絶縁層２５のみとなり、ネジ７０が緩みにくくなって金属基板２２をヒートシンク２１に密着させることができ、装置の耐熱性及び耐久性を向上させることができる。
【００５３】
また、金属基板２２には、最上層の配線パターン２６ｅにワイヤＷがワイヤボンディングされるワイヤボンディングパッド部２６ｅｂが形成され、このワイヤボンディングパッド部２６ｅｂの下面と、最上層から２層目の配線パターン２６ｄの上面とが、ワイヤ用金属柱２８ｃで接続されているので、ワイヤボンディング時の超音波振動が接合部に有効に伝達され、ワイヤボンディングによる接合の信頼性を向上することができる。
【００５４】
また、ワイヤＷとワイヤボンディングパッド部２６ｅｂとの接合は、ワイヤボンディングパッド部２６ｅｂの下面が層間絶縁層２７ｄである部位にワイヤＷがワイヤボンディングされるか、あるいはワイヤボンディングパッド部２６ｅｂの下面が金属柱２８ｃである部位にワイヤＷがワイヤボンディングされている。
従って、ワイヤボンディングパッド部２６ｅｂの下面において、金属柱２８ｃと層間絶縁層２７ｄに跨る領域を除いて、ワイヤＷとワイヤボンディングパッド部２６ｅｂが接合されているので、ワイヤボンディング時の超音波振動が接合部に有効に伝達され、ワイヤボンディングによる接合の信頼性を向上することができる。
【００５５】
また、金属基板２２の金属板２４がアルミニウムで構成され、ヒートシンク２１も同様にアルミニウムで構成されているので、金属基板２２上の発熱部品の発熱が金属板２４、ヒートシンク２１を経由して電動モータ１のハウジング１２に伝導される。
従って、金属基板２２上の発熱部品の温度上昇を抑制でき、装置の耐熱性及び耐久性を向上させることができる。
また、金属基板２２とヒートシンク２１の線膨張率が略同一となり、ヒートシンク２１に固定されたパッド部４１ａ、Ｓｍｐ、４２ａと、金属基板２２上のパッド部との間の距離が温度変化によって変化しにくくなる。
従って、これらのパッド部を接続するアルミニウムワイヤに加わる変位が少なくなるので、ワイヤボンディングによる接合の信頼性を向上させることができる。
【００５６】
また、金属基板２２は、四隅と、パワー本体２０ａを囲む位置の２箇所の合計６箇所をネジ７０によりヒートシンク２１に固定されているので、パワー本体２０ａの周囲近傍がヒートシンク２１に固定されており、パワー本体２０ａ上の発熱部品の発熱が金属板２４、ヒートシンク２１を経由して電動モータ１のハウジング１２に伝導される。
従って、パワー本体２０ａ上の発熱部品の温度上昇を抑制でき、装置の耐熱性及び耐久性を向上させることができる。
【００５７】
また、金属基板２２が電動モータ１の軸線と並行に配置されるとともに、パワー本体２０ａが電動モータ１の出力側に配置され、制御本体２０ｂが反出力側に配置されているので、パワー本体２０ａからの発熱が、ヒートシンク２１及び電動モータ１のブラケット１２ｂを経由してギヤケース１３に放熱される。
従って、金属基板２２上の発熱部品の温度上昇を抑制でき、装置の耐熱性及び耐久性を向上させることができる。
【００５８】
また、車両のバッテリ（図示せず）と電気的に接続されるパワーコネクタ４５ａと、外部配線を介して車両側と信号が入出力される信号コネクタ４５ｂとが一体化されて構成されているので、電動式パワーステアリング装置を車両に搭載した場合、車両側のコネクタが１個になり、車両側コネクタの挿抜作業が容易になる。
また、車両側コネクタのコネクタハウジング及びシール用ゴムパッキンの個数が１個に低減できるので、コストの低減が図られる。
【００５９】
また、コネクタ４４は、配線パターンを構成する導電板４９、５０、５１がインサート成形されたコネクタフレーム４８と、このコネクタフレーム４８を内部に収納するコネクタハウジング４７から構成され、この導電板４９、５０は一端にプラス端子４９ａ及びマイナス端子５０ａが形成されるとともに、導電板４９、５０、５１は半導体スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチング時に発生するノイズの外部流出を防止するコイル５４、５５及びコンデンサ５６が接続されている。
従って、電流の流れる経路が短くなり、電力ロスを低減できるとともに、電磁ノイズの発生を抑制することができる。
また、コネクタハウジング４７に、コイル５４、５５及びコンデンサ５６が収納されているので、装置の小型化が図られる。
【００６０】
また、コイル５５は、コア５５ａの縦方向断面形状がＴ字に形成されるとともに、コネクタフレーム４８のコイル収納部４８ｂに係止部である爪４８ｃが形成され、コア５５ａのＴ字の大径部５５ｂがこの爪４８ａに係止されるので、コイル５５の端子５５ｃが導電板５１と溶接されるまでの間、コイル５５を保持することができ、工作性の向上が図られる。
【００６１】
また、コイル５４、５５は、車両コネクタ４５の端子４９ａ、５０ａと直角方向にコネクタフレーム４８のコイル収納部４８ａ、４８ｂに挿入され、導電板４９、５０、５１と溶接により接続されているので、電流の流れる経路が短くなり、電力ロスを低減できるとともに、電磁ノイズの発生を抑制することができる。
また、コイル５４、５５と端子４９ａ、５０ａ、５２ａ、５３ａが直角に配置されているので、装置の小型化が図られる。
【００６２】
また、コンデンサ５６は、コネクタフレーム４８に一列に配置されたコンデンサ収納部４８ｆに収納されているので、コンデンサ５６の挿入が容易になり、工作性の向上が図られる。
また、コンデンサ収納部４８ｆの一端側には導電板４９、５０、５１の一部が絶縁性樹脂から露出するとともに、この露出した導電板４９、５０、５１とコンデンサ５６の端子の溶接部が一直線上に配置されているので、連続ＴＩＧ溶接により導電板４９、５０、５１とコンデンサ５６の端子を接続することができ、工作性の向上が図られる。
【００６３】
また、コネクタハウジング４７には、コネクタフレーム４８の側部４８ｇが挿入されるガイド部４７ａが形成され、このガイド部４７ａがコネクタフレーム４８にコネクタハウジング４７が挿入されるときの案内となるので、コネクタフレーム４８にコネクタハウジング４７を挿入する作業が容易になり、工作性の向上が図られる。
【００６４】
また、コネクタ４４は、コネクタハウジング４７と、このコネクタハウジング４７に収納されるコネクタフレーム４８とから構成され、ヒートシンク２１の反金属基板２２側に固定されているので、制御装置２０の全長が短縮でき、装置の小型化が図られる。
また、コネクタ４４は、ヒートシンク２１を挟んで金属基板２２の反対側に固定されているので、信号コネクタ４５ｂの端子５２ａ及びトルクセンサコネクタ４６の端子５３ａと、ワイヤボンディングされるパッド部５２ｂ、５３ｂとの間の寸法が短くなり、接続端子５２、５３の使用する材料が少なくなってコストの低減が図られる。
また、コネクタ４４は、電動モータ１の反出力側である電動モータ１の後端付近に配置されているので、制御装置２０より短い電動モータ１の後端のスペースを有効に利用でき、また、装置を上から見たときの投影面積が増加しないので、装置の小型化が図られる。
【００６５】
また、コネクタ４４は、車両コネクタ４５とともにトルクセンサコネクタ４６が形成されているので、コネクタを１箇所の纏めることができ、装置の小型化が図られる。
また、トルクセンサコネクタ４６は、車両コネクタ４５と同一のコネクタハウジング４７及びコネクタフレーム４８で構成されているので、部品点数が削減でき、コストが低減できるとともに、小型化が図られる。
【００６６】
また、コネクタフレーム４８には、端子４９ａ、５０ａ、５２ａ、５３ａが突出している部分に凹部４８ｈが形成されるとともに、端子４９ａ、５０ａ、５２ａ、５３ａが挿入されるコネクタハウジング４７の入り口部分に凸部４７ｂが形成され、コネクタフレーム４８にコネクタハウジング４７が完全に挿入された状態で形成される凹部４８ｈと凸部４７ｂの隙間に、シリコン接着剤６６が充填されている。従って、このシリコン接着剤６６により端子４９ａ、５０ａ、５２ａ、５３ａとコネクタハウジング４７の気密性が確保され、装置の耐水性の向上が図られる。
【００６７】
また、ヒートシンク２１には、コネクタフレーム４８が取り付けられる部分に凹部２１ｃが形成されるとともに、この凹部２１ｃとコネクタフレーム４８のコンデンサ５６が対向して配置され、ヒートシンク２１の凹部２１ｃとコンデンサ５６の隙間にシリコン接着剤６６が充填されているので、コンデンサ５６がヒートシンク２１に固定されて、装置の耐振性の向上が図られる。
【００６８】
また、電流のリップルを吸収するコンデンサ３０の上部と、アルミニウム製のカバー２３の内側との間に、高熱伝導で柔軟性に優れた放熱材である熱伝導性シート２９が装着されているので、コンデンサ３０から発生する熱が、金属基板２２に加えてカバー２３にも放熱され、コンデンサ２９の温度上昇を抑制できるとともに、コンデンサ２９の耐久性が向上する。
また、コンデンサ３０の上部が、カバー２３の内側との間に、柔軟性に優れた熱伝導性シート２９が装着されているので、コンデンサ３０の上部の振動が抑制され、振動に対する耐力が向上し、装置の信頼性が向上する。
【００６９】
実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２に係る電動式パワーステアリング装置を示す断面図、図１０は図９の制御装置２０を示す分解斜視図である。
この実施の形態では、実施の形態１の電動モータ１のハウジング１２と制御装置２０のヒートシンク２１とが一体化され、ハウジング８０として構成されている。
他の構成は実施の形態１の電動式パワーステアリング装置の構成と同様である。
【００７０】
この実施の形態では、ハウジング８０は、電動モータ１の軸線と並行な側面に平面部８０ａが形成され、この平面部８０ａに金属基板２２が配置され、ネジ７０で固定されている。フレーム４０はハウジング８０にネジ７０で固定されている。
モータ端子Ｍｍ及びセンサコネクタ４３は、ハウジング８０に形成された穴８０ｂに挿入され、モータ端子Ｍｍは巻線端子１０と接続され、センサコネクタ４３は回転位置センサ６からのコネクタ（図示せず）と接続されている。
また、コネクタ４４は、ハウジング８０の平面部８０ａの反対側に取り付けられている。そして、ハウジング８０には、コネクタフレーム４８が取り付けられる部分に凹部８０ｄが形成され、この凹部８０ｄとコネクタフレーム４８に接続されたコンデンサ５６との隙間にシリコン接着剤６６が充填され、コンデンサ５６がハウジング８０に固定されている。
【００７１】
この実施の形態２の組立手順においては、電動モータ１の組立までは実施の形態１と同様である。
コイル５４、５５及びコンデンサ５６が接続されたコネクタフレーム４８を、電動モータ１が組み立てられたハウジング８０にネジ６７で固定する。
そして、ハウジング８０の溝８０ｅ及び凹部８０ｄ、コネクタフレーム４８の凹部４８ｈにそれぞれシリコン接着剤６６を充填し、コネクタハウジング４７をネジ６８でハウジング８０に固定する。
【００７２】
次に、フレーム４０をネジ６９でハウジング８０に固定し、その後、部品が実装された金属基板２２をネジ７０でハウジング８０に固定する。
次に、フレーム４０のパッド部４１ａ、Ｓｍｐ、４２ａ及びコネクタフレーム４８のパッド部５２ｂ、５３ｂと金属基板２２を、アルミワイヤでワイヤボンディングにより接続し、プリコートガスケット７１が予め塗布されて硬化されたカバー２３をハウジング８０の開口部に配置し、ハウジング８０にネジ７２で固定する。
最後に、電動モータ１の巻線端子１０とモータ端子Ｍｍとをネジ７５で固定するとともに、回転位置センサ６からのコネクタ（図示せず）をセンサコネクタ４３に嵌合して電動式パワーステアリング装置の組み立てが完了する。
【００７３】
この実施の形態２の電動式パワーステアリング装置によれば、実施の形態１の電動モータ１のハウジング１２と、制御装置２０のヒートシンク２１とが一体化され、ハウジング８０として構成されているので、ヒートシンク２１、ネジ７４及びプリコートガスケット７３等の部品が不要となり、これらの部品を組み立てる組立工数も削減されるので、装置のコストが低減できる。
また、電動モータ１と制御装置２０とが別々の場合に必要であったブラケット１２ａ等が無く、ネジ７４を締め付けるためのツールスペースを確保する必要が無いので、装置の小型化が図られる。
また、電動モータ１と制御装置２０との取り付け面に、プリコートガスケット７３、隙間のような熱伝導を阻害するものが無いので、金属基板２２上の発熱部品の発熱が金属板２４を経由して電動モータ１のハウジング８０に伝導される。従って、金属基板２２上の発熱部品の温度上昇を抑制でき、装置の耐熱性及び耐久性を向上することができる。
【００７４】
なお、上記の実施の形態では、永久磁石３の極数を８極、固定子５の突極数を１２個としたが、この組み合わせに限定されるものではなく、他の極数と突極数の組み合わせであってもよい。
また、電動式パワーステアリング装置は、エンジンルーム装着であり、防水性を確保するために、プリコートガスケット７１、７３を装着し、シリコン接着剤６６でシールしたものとしたが、車室内装着であってもよく、この場合はプリコートガスケット７１、７３、シリコン接着剤６６を外したものとしてもよい。
また、金属柱２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄを円柱としたが、金属柱２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄを銅の厚メッキとエッチングにより形成した場合等においては頭を切った円すい体となるので、金属柱２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄの軸方向断面が台形形状であってもよい。
また、金属基板２２の金属板２４をアルミニウムやＡｌＳｉＣ材としたが、銅等の他の金属板であってもよい。
また、回転位置センサ６はレゾルバを用いているが、レゾルバに限定されるものではなく、磁気抵抗素子、ホール素子またはホールＩＣ等他の磁気検出素子を用いたものであってもよい。
また、電動モータ１はブラシレスモータに限定されるものでなく、インダクションモータまたはスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電動式パワーステアリング装置を示す断面図である。
【図２】図１の電動式パワーステアリング装置を示す分解斜視図である。
【図３】図１の電動式パワーステアリング装置の制御装置を示す分解斜視図である。
【図４】図１の電動式パワーステアリング装置の金属基板を示す部分断面図である。
【図５】図１の電動式パワーステアリング装置の変形例である金属基板を示す部分断面図である。
【図６】図１の電動式パワーステアリング装置の金属基板の一部を示す平面図である。
【図７】図１の制御装置の部分断面図である。
【図８】図１の制御装置の部分断面図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る電動式パワーステアリング装置を示す断面図である。
【図１０】図９の電動式パワーステアリング装置の制御装置を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  電動モータ、２０  制御装置、２０ａ  パワー本体、２０ｂ  制御本体、２１  ヒートシンク、２１ｃ  凹部、２２  金属基板、２２ｃ  穴、２４  金属板、２５  放熱絶縁層、２６ａ〜２６ｅ  配線パターン（導体層）、２６ｅｂ  ワイヤボンディングパッド部、２６ｅｐ  パッド部、２６ｆ  凸部、２７ａ〜２７ｄ  層間絶縁層、２８ａ  パワー回路用金属柱、２８ｂ  制御回路用金属柱、２８ｃ  ワイヤ用金属柱、２８ｄ  固定用金属柱、２９  熱伝導性シート（放熱材）、３０  コンデンサ、３２  マイクロコンピュータ、４１  導電板、４４  コネクタ、４５ａ  パワーコネクタ、４５ｂ  信号コネクタ、４６  トルクセンサコネクタ、４７  コネクタハウジング、４７ａ  ガイド部、４７ｂ  凸部、４８  コネクタフレーム、４８ｃ  爪、４８ｄ  ガイド、４８ｇ  側部、４８ｈ  凹部、４９、５０、５１  導電板、４９ａ、５０ａ、５２ａ、５３ａ  端子、５４、５５  コイル、５５ａ  コア、５５ｂ  大径部、５６  コンデンサ、６６  シリコン接着剤（接着性樹脂）、８０  ハウジング（モータハウジング）、８０ａ  平面部、ｈｓ  ヒートスプレッダ（放熱板）、Ｑ１〜Ｑ６  半導体スイッチング素子、Ｗ  ワイヤ。
【図１】
2007137302.tif 000003
【図２】
2007137302.tif 000004
【図３】
2007137302.tif 000005
【図４】
2007137302.tif 000006
【図５】
2007137302.tif 000007
【図６】
2007137302.tif 000008
【図７】
2007137302.tif 000009
【図８】
2007137302.tif 000010
【図９】
2007137302.tif 000011
【図１０】
2007137302.tif 000012